教育部評(píng)價(jià)西安交通大學(xué)(西安交大教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

近兩年，“碳達(dá)峰”、“碳中和”成為熱詞。為深入落實(shí)國(guó)家碳達(dá)峰和碳中和重大戰(zhàn)略部署，教育部近日下發(fā)《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》號(hào)文件，分階段設(shè)定不同目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，《方案》提出，支持高校和科技企業(yè)建立技術(shù)研發(fā)中心、產(chǎn)業(yè)研究院、中試基地、產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)等。7月31日，成立并揭牌陜西水務(wù)集團(tuán)與西安交通大學(xué)共建“水循環(huán)與碳中和技術(shù)研究院”揭牌儀式在西咸新區(qū)涇河新城順利舉行。

水循環(huán)與碳中和技術(shù)研究院是陜西水務(wù)集團(tuán)有限公司與西安交通大學(xué)共同建設(shè)的科研創(chuàng)新平臺(tái)。

研究院主要針對(duì)國(guó)家“水資源循環(huán)利用”和“碳中和”背景下環(huán)保技術(shù)的重大需求，結(jié)合陜西乃至西北地區(qū)的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，在典型的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了一系列突破。產(chǎn)業(yè)集聚和城鄉(xiāng)水污染治理與資源化利用。關(guān)鍵技術(shù)，從行業(yè)來(lái)看，主要關(guān)注廢水處理及資源化利用、油氣田節(jié)能減排、煤炭開(kāi)發(fā)及相關(guān)化工領(lǐng)域、新能源汽車制造領(lǐng)域、有色冶金領(lǐng)域；城鄉(xiāng)水污染治理和資源化利用包括城市污水處理及資源化利用和節(jié)能減排、城市污泥處置及資源化、農(nóng)村垃圾資源化利用、農(nóng)村污水處理及多渠道綜合利用。研究院重點(diǎn)打造集科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)、裝備制造、產(chǎn)業(yè)孵化等功能為一體的多元戰(zhàn)略創(chuàng)新平臺(tái)，通過(guò)“產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈、創(chuàng)新鏈帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈”，實(shí)現(xiàn)水處理碳中和，為我國(guó)水務(wù)“2030年碳達(dá)峰”、“2060年碳中和”貢獻(xiàn)力量。

我國(guó)力爭(zhēng)2030年前碳排放達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。這是以習(xí)近平同志為核心的黨中央經(jīng)過(guò)深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和是我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，也是推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的必然選擇。從實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰到實(shí)現(xiàn)碳中和，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家基本經(jīng)歷了50到70年的時(shí)間，而我國(guó)從碳達(dá)峰到碳中和的目標(biāo)期只有30年，這是一條艱難而漫長(zhǎng)的道路。在此過(guò)程中，西安交通大學(xué)高度重視國(guó)家能源戰(zhàn)略和碳中和，推出了一系列新舉措，產(chǎn)生了一系列新成果！

近日，陜煤集團(tuán)依托秦創(chuàng)源國(guó)企創(chuàng)新中心平臺(tái)，對(duì)接西安交通大學(xué)程光旭教授團(tuán)隊(duì)。雙方圍繞國(guó)家“雙碳”目標(biāo)確定了一系列項(xiàng)目，并簽署了“陜西煤炭-秦嶺科技基礎(chǔ)研究基金”，實(shí)現(xiàn)了“產(chǎn)成果”與“用成果”的有機(jī)統(tǒng)一。

6月23日，西安交通大學(xué)-隆基股份戰(zhàn)略合作協(xié)議簽約儀式在中國(guó)西部科創(chuàng)港漢鷹大廈舉行。根據(jù)校企戰(zhàn)略合作協(xié)議，隆基股份將與西安交通大學(xué)共建“交通大學(xué)-隆基零碳能源研究院”。這是整合西安交通大學(xué)管理和能源、電力、儲(chǔ)能、物理、材料等優(yōu)勢(shì)學(xué)科的科研和教育資源，雙方共建團(tuán)隊(duì)，共同開(kāi)展面向能源、電力、儲(chǔ)能、物理、材料等優(yōu)勢(shì)學(xué)科的科研和教育資源。以“零碳”能源為導(dǎo)向，推動(dòng)綠色能源成果孵化和轉(zhuǎn)化，推動(dòng)綠色能源和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

儀式結(jié)束后，與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)還參觀了隆基股份捐贈(zèng)建設(shè)的西部科創(chuàng)港光儲(chǔ)充智能電站。該電站裝機(jī)功率56.07kWp，占地面積280m2，配備微電網(wǎng)預(yù)制方艙和電動(dòng)汽車充電樁。不僅可以利用光伏發(fā)電為校園內(nèi)的新能源汽車充電，還可以作為專業(yè)的微電網(wǎng)儲(chǔ)能科研教學(xué)示范基地，服務(wù)于交通師生展示能源技術(shù)和未來(lái)發(fā)展方向。協(xié)助建設(shè)創(chuàng)新港綠色校園，成為校園的“綠色風(fēng)景線”。

氫能作為零碳排放的清潔能源，廣泛應(yīng)用于航空航天、水陸交通等領(lǐng)域。然而，“如何更好地儲(chǔ)存和利用氫能”是科學(xué)家們一直在研究的問(wèn)題。西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院張金英團(tuán)隊(duì)突破了技術(shù)瓶頸，帶來(lái)了一種新的儲(chǔ)氫方法，不僅方便攜帶，還能讓氫氣更加安全穩(wěn)定地工作。目前，張金英團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)基于新型儲(chǔ)氫技術(shù)的便攜式氫能源電源，并將該技術(shù)應(yīng)用到無(wú)人機(jī)、氫能源電動(dòng)汽車等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中。

6月15日，西安交通大學(xué)公共管理學(xué)院人口與發(fā)展研究所劉喆教授作為獨(dú)立作者在《規(guī)范國(guó)際廢物循環(huán)流通體系》雜志上發(fā)表題為《自然》的通訊論文。文章提出，為了區(qū)別于廢物轉(zhuǎn)移，促進(jìn)以廢物回收為目的的國(guó)際貿(mào)易健康發(fā)展，國(guó)際社會(huì)需要建立相應(yīng)的國(guó)際流通和監(jiān)管機(jī)制，解決廢物回收數(shù)據(jù)國(guó)際廢物貿(mào)易問(wèn)題共享和價(jià)值鏈重構(gòu)。以及其他問(wèn)題。

早在2013年，西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院謝永輝教授團(tuán)隊(duì)就開(kāi)展了二氧化碳熱系統(tǒng)及其核心設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，并與國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)進(jìn)行了深入合作。多家大型國(guó)有企業(yè)和知名科研院所。目前，團(tuán)隊(duì)在二氧化碳熱系統(tǒng)集成、動(dòng)力機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面取得了一系列研究成果，并獲得授權(quán)發(fā)明專利21項(xiàng)。在“碳達(dá)峰”、“碳中和”的背景下，團(tuán)隊(duì)與深圳市博德威環(huán)境科技有限公司緊密合作，對(duì)新型二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行性能分析、電力設(shè)備設(shè)計(jì)、集成優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。其他方面也取得了不少進(jìn)展，聯(lián)合成立了“西安交通大學(xué)-博德威先進(jìn)儲(chǔ)能系統(tǒng)電力設(shè)備研究中心”。

2021年3月，西安交通大學(xué)、深圳博德威環(huán)境科技有限公司、東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司在中國(guó)西部科創(chuàng)中心聯(lián)合啟動(dòng)“新型二氧化碳儲(chǔ)能工程驗(yàn)證系統(tǒng)”科技創(chuàng)新港。三方將加強(qiáng)新型二氧化碳儲(chǔ)能項(xiàng)目應(yīng)用合作，推動(dòng)“產(chǎn)學(xué)研用”深度融合，突破電力裝備關(guān)鍵技術(shù)，努力確保自主可控知識(shí)產(chǎn)權(quán)的權(quán)利，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造的國(guó)有化。目前，10MW/20MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)前期準(zhǔn)備工作已完成，預(yù)計(jì)2021年底投入試運(yùn)行。

太陽(yáng)能的高效利用是解決能源短缺和環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有效手段。自2007年起，西安交通大學(xué)何亞玲院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)攻克太陽(yáng)能聚光、集熱、儲(chǔ)熱及光熱協(xié)同匹配等核心問(wèn)題。經(jīng)過(guò)10多年的努力，他們攻克了光子在聚光器系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)多尺度傳播和捕獲過(guò)程。為了解決精確描述和定向定量控制問(wèn)題，我們創(chuàng)新性地構(gòu)建了適用于多種太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)的光子多尺度傳輸泛在計(jì)算系統(tǒng)，并提出了“多網(wǎng)格、分步”的方法，兼顧計(jì)算速度和精度?！八阉?、快速搜索”新方法，該方法的計(jì)算時(shí)間與國(guó)際通用方法相比可大大縮短。

發(fā)展了處理太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)換過(guò)程的聚光器-集熱系統(tǒng)的無(wú)縫耦合橋接原理和全場(chǎng)數(shù)值求解方法，揭示了多尺度、多物理耦合的傳熱傳質(zhì)機(jī)理，提出了光熱耦合過(guò)程的動(dòng)態(tài)定向靶向、局部定量增強(qiáng)以及“光均勻根據(jù)流、流由光決定”的光場(chǎng)-流場(chǎng)協(xié)調(diào)控制思想，有效提高了光熱轉(zhuǎn)換效率。針對(duì)儲(chǔ)熱過(guò)程中儲(chǔ)熱率、儲(chǔ)熱密度和儲(chǔ)熱質(zhì)量難以平衡的共性問(wèn)題，揭示了儲(chǔ)熱材料微觀結(jié)構(gòu)、傳熱機(jī)理和儲(chǔ)熱性能之間的內(nèi)在關(guān)系，并提出材料提出了設(shè)計(jì)、流程增強(qiáng)和系統(tǒng)的建議。優(yōu)化匹配性能增強(qiáng)方法，實(shí)現(xiàn)高熱效率、高密度、高質(zhì)量存儲(chǔ)。

在上述研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了聚光集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)多物理場(chǎng)協(xié)同的光熱控制理論與方法，實(shí)現(xiàn)了光熱系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)和綜合優(yōu)化，為光熱系統(tǒng)的發(fā)展提供信息參考。太陽(yáng)能熱利用技術(shù)。理論基礎(chǔ)。團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象、揭示的新機(jī)制、提出的新方法被國(guó)內(nèi)外廣泛引用和高度評(píng)價(jià)，被評(píng)價(jià)為“成功”、“有效”、“好方法”、“最“全面”、“正確”、“新發(fā)現(xiàn)”等，常常被該領(lǐng)域的學(xué)者大篇幅引用作為理論方法、驗(yàn)證數(shù)據(jù)或技術(shù)參考。

該成果已成功應(yīng)用于太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)能、太陽(yáng)能采暖/熱水系統(tǒng)等的開(kāi)發(fā)與能量流控制，并獲得2019年陜西省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

重型燃?xì)廨啓C(jī)是大國(guó)的重要工具，關(guān)系國(guó)家能源安全和國(guó)防安全。它是重大高新技術(shù)裝備，是高效清潔發(fā)電系統(tǒng)的核心動(dòng)力設(shè)備，是先進(jìn)船舶的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。具有非常高的戰(zhàn)略地位和巨大的市場(chǎng)前景。

2005年起，西安交通大學(xué)王鐵軍團(tuán)隊(duì)就積極啟動(dòng)我國(guó)制造業(yè)重燃基礎(chǔ)研究。2006年，西安交通大學(xué)與東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司共同承擔(dān)了我國(guó)第一個(gè)重型燃?xì)廨啓C(jī)制造領(lǐng)域的國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目。2012年，該項(xiàng)目獲得滾動(dòng)支持。這也成為國(guó)家973計(jì)劃支持的僅有的兩個(gè)重型燃?xì)廨啓C(jī)制造項(xiàng)目。

2019年9月27日，我國(guó)首臺(tái)F級(jí)50MW重型燃機(jī)順利完成點(diǎn)火試驗(yàn)。這標(biāo)志著在重型燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)10余年的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，打破國(guó)外封鎖，實(shí)現(xiàn)我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)從0到1的跨越渦輪機(jī)制造。2020年11月27日，我國(guó)首臺(tái)自主研發(fā)的F級(jí)50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)成功實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，入選2020年國(guó)企十強(qiáng)之一。

……

要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，中國(guó)必須轉(zhuǎn)變發(fā)展模式，進(jìn)行能源革命。諸多“卡殼”問(wèn)題亟待解決。西安交通大學(xué)作為西遷精神的發(fā)祥地，科技攻關(guān)始終胸懷“大國(guó)”，堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，從緊迫長(zhǎng)遠(yuǎn)出發(fā)國(guó)家的長(zhǎng)期需要。經(jīng)過(guò)多年深耕，在新能源及新能源技術(shù)領(lǐng)域不斷取得成果。創(chuàng)新成果。接下來(lái)，西安交通大學(xué)將繼續(xù)努力，為碳達(dá)峰、碳中和提供科技支撐和人才保障。

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資料來(lái)源：邁克爾斯研究、西安交通大學(xué)新聞網(wǎng)